වැදගත් II-VI අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යයක් වන සින්ක් ටෙලුරයිඩ් (ZnTe) අධෝරක්ත හඳුනාගැනීම, සූර්ය කෝෂ සහ දෘෂ්ටි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල බහුලව භාවිතා වේ. නැනෝ තාක්‍ෂණයේ සහ හරිත රසායන විද්‍යාවේ මෑත කාලීන දියුණුව එහි නිෂ්පාදනය ප්‍රශස්ත කර ඇත. සාම්ප්‍රදායික ක්‍රම සහ නවීන වැඩිදියුණු කිරීම් ඇතුළුව වත්මන් ප්‍රධාන ධාරාවේ ZnTe නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් සහ ප්‍රධාන පරාමිතීන් පහත දැක්වේ:
_______________________________________
I. සාම්ප්‍රදායික නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය (සෘජු සංස්ලේෂණය)
1. අමුද්‍රව්‍ය සකස් කිරීම
• අධි-සංශුද්ධතා සින්ක් (Zn) සහ ටෙලුරියම් (Te): සංශුද්ධතාවය ≥99.999% (5N ශ්‍රේණිය), 1:1 මවුලික අනුපාතයකින් මිශ්‍ර කර ඇත.
• ආරක්ෂිත වායුව: ඔක්සිකරණය වැළැක්වීම සඳහා අධි-පිරිසිදු ආගන් (Ar) හෝ නයිට්‍රජන් (N₂).
2. ක්‍රියාවලි ප්‍රවාහය
• පියවර 1: රික්තක ද්‍රවාංක සංස්ලේෂණය
o ක්වාර්ට්ස් නළයකට Zn සහ Te කුඩු මිශ්‍ර කර ≤10⁻³ Pa දක්වා ඉවත් කරන්න.
o තාපන වැඩසටහන: 5–10°C/min සිට 500–700°C දක්වා රත් කර, පැය 4–6ක් තබා ගන්න.
o ප්‍රතික්‍රියා සමීකරණය:Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• පියවර 2: ඇනීලිං
o දැලිස් දෝෂ අවම කිරීම සඳහා අමු නිෂ්පාදනය 400–500°C දී පැය 2–3ක් පුළුස්සා දමන්න.
• පියවර 3: තලා දැමීම සහ පෙරීම
o ඉලක්කගත අංශු ප්‍රමාණයට තොග ද්‍රව්‍ය ඇඹරීමට බෝල මෝලක් භාවිතා කරන්න (නැනෝ පරිමාණය සඳහා අධි ශක්ති බෝල ඇඹරීම).
3. යතුරු පරාමිතීන්
• උෂ්ණත්ව පාලන නිරවද්‍යතාවය: ±5°C
• සිසිලන අනුපාතය: 2–5°C/min (තාප පීඩන ඉරිතැලීම් වළක්වා ගැනීමට)
• අමුද්‍රව්‍ය අංශු ප්‍රමාණය: Zn (දැල් 100–200), Te (දැල් 200–300)
_______________________________________
II. නවීන වැඩිදියුණු කළ ක්‍රියාවලිය (ද්‍රාව්‍ය තාප ක්‍රමය)
නැනෝ පරිමාණ ZnTe නිපදවීම සඳහා ද්‍රාව්‍ය තාප ක්‍රමය ප්‍රධාන ධාරාවේ තාක්‍ෂණය වන අතර එය පාලනය කළ හැකි අංශු ප්‍රමාණය සහ අඩු ශක්ති පරිභෝජනය වැනි වාසි ලබා දෙයි.
1. අමුද්‍රව්‍ය සහ ද්‍රාවක
• පූර්වගාමීන්: සින්ක් නයිට්‍රේට් (Zn(NO₃)₂) සහ සෝඩියම් ටෙලුරයිට් (Na₂TeO₃) හෝ ටෙලුරියම් කුඩු (Te).
• ඔක්සිහරණ කාරක: හයිඩ්‍රසීන් හයිඩ්‍රේට් (N₂H₄·H₂O) හෝ සෝඩියම් බෝරෝහයිඩ්‍රයිඩ් (NaBH₄).
• ද්‍රාවක: එතිලීන් ඩයමයින් (EDA) හෝ අයනීකරණය කළ ජලය (DI ජලය).
2. ක්‍රියාවලි ප්‍රවාහය
• පියවර 1: පූර්වගාමී විසුරුවා හැරීම
o කලවම් කරමින් ද්‍රාවකයේ 1:1 මවුලික අනුපාතයකින් Zn(NO₃)₂ සහ Na₂TeO₃ දියකරන්න.
• පියවර 2: අඩු කිරීමේ ප්‍රතික්‍රියාව
o ඔක්සිහාරක කාරකය (උදා: N₂H₄·H₂O) එකතු කර අධි පීඩන ස්වයංක්‍රීය ක්ලේව් එකක මුද්‍රා තබන්න.
ප්‍රතික්‍රියා කොන්දේසි:
උෂ්ණත්වය: 180–220°C
කාලය: පැය 12–24
පීඩනය: ස්වයං-ජනනය (3–5 MPa)
o ප්‍රතික්‍රියා සමීකරණය: Zn2++TeO32−+අඩු කිරීමේ කාරකය→ZnTe+අතුරු නිෂ්පාදන (උදා: H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+අඩු කිරීමේ කාරකය→ZnTe+අතුරු නිෂ්පාදන (උදා: H₂O, N₂)
• පියවර 3: පසු ප්‍රතිකාර
o නිෂ්පාදිතය හුදකලා කිරීම සඳහා කේන්ද්‍රාපසාරී, එතනෝල් සහ DI ජලයෙන් 3-5 වතාවක් සෝදන්න.
o රික්තයක් යටතේ වියළන්න (පැය 4–6ක් සඳහා 60–80°C).
3. යතුරු පරාමිතීන්
• පූර්වගාමී සාන්ද්‍රණය: 0.1–0.5 mol/L
• pH අගය පාලනය: 9–11 (ක්ෂාරීය තත්වයන් ප්‍රතික්‍රියාවට හිතකර වේ)
• අංශු ප්‍රමාණය පාලනය: ද්‍රාවක වර්ගය හරහා සකස් කරන්න (උදා: EDA නැනෝ වයර් ලබා දෙයි; ජලීය අවධිය නැනෝ අංශු ලබා දෙයි).
_______________________________________
III. අනෙකුත් උසස් ක්‍රියාවලි
1. රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (CVD)
• යෙදුම: තුනී පටල සකස් කිරීම (උදා: සූර්ය කෝෂ).
• පූර්වගාමීන්: ඩයිඊතයිල්සින්ක් (Zn(C₂H₅)₂) සහ ඩයිඊතයිල්ටෙලුරියම් (Te(C₂H₅)₂).
• පරාමිතීන්:
o තැන්පත් උෂ්ණත්වය: 350–450°C
o වාහක වායුව: H₂/Ar මිශ්‍රණය (ප්‍රවාහ අනුපාතය: 50–100 sccm)
o පීඩනය: 10⁻²–10⁻³ ටෝර්
2. යාන්ත්‍රික මිශ්‍ර ලෝහකරණය (බෝල ඇඹරීම)
• විශේෂාංග: ද්‍රාවක-නිදහස්, අඩු උෂ්ණත්ව සංස්ලේෂණය.
• පරාමිතීන්:
o බෝල-කුඩු අනුපාතය: 10:1
o ඇඹරීමේ කාලය: පැය 20–40
o භ්‍රමණ වේගය: 300–500 rpm
_______________________________________
IV. තත්ත්ව පාලනය සහ ලක්ෂණකරණය
1. සංශුද්ධතා විශ්ලේෂණය: ස්ඵටික ව්‍යුහය සඳහා එක්ස් කිරණ විවර්තනය (XRD) (ප්‍රධාන උච්චතම අවස්ථාව 2θ ≈25.3°).
2. රූප විද්‍යාත්මක පාලනය: නැනෝ අංශු ප්‍රමාණය සඳහා සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (TEM) (සාමාන්‍ය: 10–50 nm).
3. මූලද්‍රව්‍ය අනුපාතය: Zn ≈1:1 තහවුරු කිරීම සඳහා ශක්ති-විසරණ එක්ස් කිරණ වර්ණාවලීක්ෂය (EDS) හෝ ප්‍රේරක ලෙස සම්බන්ධිත ප්ලාස්මා ස්කන්ධ වර්ණාවලීක්ෂය (ICP-MS).
_______________________________________
V. ආරක්ෂාව සහ පාරිසරික සලකා බැලීම්
1. අපද්‍රව්‍ය වායු පිරියම් කිරීම: ක්ෂාරීය ද්‍රාවණ (උදා: NaOH) සමඟ H₂Te අවශෝෂණය කරන්න.
2. ද්‍රාවක ප්‍රතිසාධනය: ආසවනය හරහා කාබනික ද්‍රාවක (උදා: EDA) ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කරන්න.
3. ආරක්ෂක පියවර: (H₂Te ආරක්ෂාව සඳහා) ගෑස් මුහුණු ආවරණ සහ විඛාදනයට ඔරොත්තු දෙන අත්වැසුම් භාවිතා කරන්න.
_______________________________________
VI. තාක්ෂණික ප්‍රවණතා
• හරිත සංස්ලේෂණය: කාබනික ද්‍රාවක භාවිතය අඩු කිරීම සඳහා ජලීය-අදියර පද්ධති සංවර්ධනය කිරීම.
• මාත්‍රණ වෙනස් කිරීම: Cu, Ag, ආදිය සමඟ මාත්‍රණය කිරීමෙන් සන්නායකතාවය වැඩි දියුණු කිරීම.
• මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය: kg-පරිමාණ කාණ්ඩ ලබා ගැනීම සඳහා අඛණ්ඩ ප්‍රවාහ ප්‍රතික්‍රියාකාරක භාවිතා කරන්න.
පළ කිරීමේ කාලය: 2025 මාර්තු-21